SE514964C2 - Förfarande och anordning för styrning av släckvinkeln för en nätkommuterad strömriktare - Google Patents

Description

25 30 35 514964 styrvinkel a samt att styra växelriktaren med minsta möjliga släckvinkel 7 (kommuteringsmarginal) utan att den kontrollerade driften äventyras.

Anläggningens styrsystem är därför vanligen så utformat att växelriktaren styrs till en för anläggningens driftförhållanden lämplig högsta likspänning med hänsyn tagen till säkerhetsmarginaler mot kommuteringsfel, spännings- variationer på växelspänníngsnätet och andra avvikelser från nominell drift som kan förekomma. Likriktaren styrs i strömreglering, vars ledvärde bildas i beroende av en strömorder, i sin tur bildad i beroende av en effektorder och aktuell likspänning på ett sådant sätt att likströmmen och därmed den överförda effekten förblir på ett önskat värde.

Vanligen utformas styrutrustningen för lik- och växelriktare identiska varvid i likriktaren en strömregulator är aktiverad och i växelriktaren en styrutrustning för en styrning syftande till att släckvinkeln skall förbli på men ej understiga ett förutvalt lägsta värde är aktiverad.

För en allmän beskrivning av tekniken för överföring av högspänd likström hänvisas till Åke Ekström: High Power Electronics HVDC and SVC. The Royal Institute of Technology. Stockholm 1990, särskilt kapitel 4.

Strömregulatorn i växelriktaren påförs, utöver ledvärdet för strömmen i . likströmsförbindelsen och dess ärvärde, också en så kallad strömmarginal med sådant tecken att växelriktarens styrutrustning strävar att minska den av likriktaren styrda likströrnmen. Vid stationär växelríktardrift kommer utsignalen från växelriktarens strömregulator därvid att anta ett rnaximalvärde begränsat av en begränsningssignal och växelriktarens beordrade värde på styrvinkeln a bestäms av nämnda begränsningssignal.

Mellan styrvinkeln a , släckvinkeln 7 och överlappsvinkeln y , under vilken kommutering mellan två ventiler äger rum, råder det kända sambandet a + p +7 = 180 °. Det är således önskvärt att för växelriktaren bestämma styrvinkeln så att släckvinkeln (kommuteringsmarginalen) förblir på ett förutvalt lägsta värde.

I den amerikanska patentskriften US 4, 563, 732 beskrivs en styrutrustnirrg där växelriktarens beordrade värde på styrvinkeln ot bildas i beroende av 10 15 20 25 30 35 514 964 utsignalen från en ELLER-krets. ELLER-kretsen påförs dels utsignalen från växelriktarens strömregulator och dels en styrsignal bildad i beroende av ett fortlöpande predikterat värde på den släckvinkel som skulle bli resultatet om en kommuteríng påbörjades vid beräkningstidpunkten. Växelríktarens ventiler tänds alltså i beroende av den signal som tidigast påförs ELLER-kretsen.

Ett styrsystem för bestämning av nämnda predíkterade värde på släckvinkeln beskrivs ytterligare i en tidskriftsartikel Åke Ekström and Göte Liss; A refined HVDC Control System. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 59, No. 5/ 6, Iune 1970, sidorna 723-732. Systemet baseras på att en viss spänningstidyta är erforderlig för att genomföra en kommuteríng. Kriteriet för det predikterande styrsystemet är att efter avslutad kommuteríng den åter- stående spänningstidytan skall överstiga ett visst föreskrivet minimalvärde. För det fall en spännings- eller strömstömirig skulle inträffa under pågående kommuteríng finns då möjlighet att avsluta denna utan kommuteringsfel. Ett predikterande organ beräknar kontinuerligt, genom en triangelapproximation av spänningens kurvform, den totala spänningstidyta som skulle återstå om ventilens halvledarelement skulle tändas vid den löpande tidpunkten.

Beräkningen utförs genom att från den kontinuerligt beräknade triangel- formade spänningstidytan subtraheras en spänningstidyta svarande mot spänningstidytan under den tid kommuteringsförloppet äger rum. Denna sistnämnda spärmingstidyta är direkt -proportionell mot likströmmen i 4 likströmsöverföringen. Det predikterande styrsystemet ger tändsignal till den påkommuterande ventilen, det vill säga den ventil som står i tur att överta strömmen, då den återstående spänningstidytan blir lika med ett givet ledvärde, bildat i beroende av ett givet minimalledvärde hä, för släckvinkeln.

I praktiken innefattar styrutrustningen också medel för att kontrollera att växelspänning och minimal styrvinkel ligger inom föreskrivna gränser innan tändorder alstras.

I Åke Ekström: High Power Electronics HVDC and SVC. The Royal Institute of Technology. Stockholm 1990, sidorna 7-14 till 7-16 och figur 7-10, beskrivs en utföringsform av en sådan styrutrustning, där släckvinkeln 7 föreligger explicit. Medelst ett predikterande organ, som innehåller information om spänningens föregående nollgenomgång, predikteras fortlöpande, iberoende 10 15 20 25 30 35 514. 964 av avkända värden på kommuteringsspänning och ström, vilken kommuteringsmarginal hm, som skulle erhållas om tändning skulle ske vid predikteringsögonblicket. Den predikterade kommuteringsmarginalen jämförs med ett ledvärde 70,4” för minimal släckvinkel och då det predikterade värdet blir lika med ledvärdet alstras en tändorder för den påkommuterande ventilen.

I samma skrift, på sidan 7-13 och figur 7-9, visas även en utföringsform av en sådan styrutrusming, baserad på negativ återföring av ett avkänt värde på släckvinkeln. Ett ledvärde 70,46, för minimal släckvinkel jämförs med det avkända värdet och då detta understiger ledvärdet alstras en tändorder för den påkommuterande ventilen. För att kompensera för den fördröjning som återföringen av det avkända värdet på släckvinkel innebär, ges via en så kallad störningsdetektor ett iberoende av avkänd kommuteringsspänning och ström bildat tillskott till ledvärdet.

Ett kommuteringsförlopp mellan två ventiler i en nätkommuterad strömriktare initieras då tyristorerna i den påkommuterande ventilen tänds. Tyristorerna i den avkommuterande ventilen påförs därvid en av växelspänningsnätet given negativ spänning som strävar att reducera strömmen med en derivata som bestäms av strömkretsens impedans. Strömmen går genom noll men fortsätter under en viss tid att flyta genom tyristorn i dess spärriktning, varvid såväl ström som spänn-ing över tyr-istorn har negativ polaritet. Överlappsvinkeln mäts från det ögonblick kommuteringen påbörjas till dess strömmen genom den avkommuterande tyristorn blir noll och släckvinkeln från det ögonblick strömmen går genom noll till dess spänningen över tyristorn går genom noll för att anta positiv polaritet.

En tyristor förmår ej ta upp spärrspänning i framriktningen omedelbart efter det att strömmen i tyristorns ledriktning upphört, och den tid som krävs för att den skall återfå denna förmåga benämns tyristorns återhämtningstid. Vid nätkommuterade strömriktare måste därför styrutrustriingen utföras så att släckvinkelns rninimalvärde inrymmer tyristorns återhämtningstid. Därutöver måste minimalvärdet även innefatta marginaler för spänningstransienter, för att tillförsäkra överföringssystemet en viss reglermarginal i händelse av en uppkommande pendling i likströmsöverföringen, samt givetvis också för dei strömriktarens ventiler innefattade tyristorernas individuella variationer. Detta 10 15 20 25 30 35 514 964 leder i allmänhet till att det nämnda minimalvärdet på släckvinkel sätts till 15 - 20 °, oftast över 17 °. Typiskt är cirka hälften av detta släckvinkelvärde betingat av tyristorns återhämtningstid.

Med ökande mmimalvärde på släckvinkeln följer en ökande förbrukning av reaktiv effekt samtidigt som den tillgängliga likspänningen blir lägre än den teoretisk tillgängliga. Även genereringen av övertoner ökar med ökande släck- vinkel, såväl på växelriktarens likströmssida som på dess växelspänningssida.

Vid implementering av de ovan beskrivna styrutrusmíngarna med predikterande styrsystem för släckvinkelstyrning tillförs det predikterande organet ett visst förutvalt ledvärde för släckvinkeln, typiskt av storleken 7m = 16 °.

Detta leder till vissa nackdelar. Vid låg ström fås en förhållandevis och sannolikt onödigt stor marginal mot kommuteringsfel orsakade exempelvis av en spänningstransient, medan omvänt, vid hög ström, strömriktaren kommer att arbeta med en släckvinkel som närmar sig tyrístorns återhämtningstid varvid marginalen mot kommuteringsfel sjunker.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINN INGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat förfarande av inledningsvis angivet slag, vilket tillåter en fortlöpande anpassning av släck- vinkeln till driftparametrar för halvledarelementen i strömriktarens ventiler, samt en anordning för genomförande av förfarandet.

Enligt uppfinningen åstadkoms detta genom att ett driftvärde på återhämtningstid för en avkommuterande ventils halvledarelement fortlöpande bildas, och att minimalledvärdet för släckvinkeln bildas i beroende av nämnda dríftvärde.

Enligt en fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen bildas driftvärdet på âterhämtningstid iberoende av åtminstone endera av ett fortlöpande bildat driftvärde på nämnda halvledarelements skikttemperatur, ett fortlöpande 10 15 20 25 30 35 514.964 bildat driftvärde på derivatan av dess spärrspänning i framriktning, och ett fortlöpande bildat driftvärde på den kommuterade strömmens derivata.

Med ett förfarande och en anordning enligt uppfinningen kan ett större reglerområde för växelriktarens likspänning tillåtas samtidigt som ström- beroendet för marginalen mot kommuteringsfel reduceras.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare förklaras genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, vilka samtliga är schematiska och i form av enlínjediagram respektive blockschemor, och i vilka figur 1 visar ett känt utförande av en del av en strömriktarstation i en anläggning för överföring av högspänd likström, figur 2 visar delar av en styrutrustning enligt figur 1, och figur 3 visar en utföringsform av beräkningsenhet enligt uppfinningen vid en styrutrustning enligt figur 2.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Den följande beskrivningen avser såväl förfarandet som anordningen.

Anordningen visas i figurerna medelst blockschemor innefattande bland annat beräkningsorgan, och det skall förstås att in- och utsignalerna till respektive block kan utgöras av signaler eller av beräkningsvärden. Signal och beräkningsvârde används därför i det följande synonymt.

Det skall vidare förstås att ehuru de i figurerna visade blocken omtalas som enheter, organ, filter etc, dessa, särskilt för det fall deras funktioner implementeras såsom programvara i exempelvis mikroprocessorer, är att förstå såsom medel för att åstadkomma den önskade funktionen. 10 15 2D 25 30 35 514 964 Figur 1 visar en tyristorströmriktare 1 för omvandling mellan växelström och likström i en anläggning för överföring av hö gspänd likström. Strömriktarens växelströmssida är via en strömriktartransformator 2 ansluten till ett växelspänningsnät 3 med en grundtonsfrekvens f , vanligen nominellt lika med 50 Hz eller 60 Hz. Ett avstämt filter 4 för shuntning av harmoniska övertoner alstrade av strömríktaren och för generering av reaktiv effekt är anslutet till växelspänningsnätet. Strömriktarens likströmssida är ansluten till en likströmsförbindelse, av vilken endast ledare 51a och 5lb visas i figuren. Ett strömmätdon 6 vid ledaren 51a avkänner en genom strömriktaren flytande likström ID och bildar ett mätvärde MID på denna, vilket mätvärde påförs på en styrutrustning 7 för styming av strömriktaren.

Styrutrustrririgen, som via en till växelspänningsnätet ansluten transformator 8 påförs en spänning UC svarande mot kommuterirrgsspännmgen för ström- riktarens ventiler, innefattar på känt sätt en strömregulator 72, vilken påförs den av ett differensbildande organ 71 bildade differensen mellan ett ström- ledvärde IDR och summan av strömmätvärdet MID och ett marginal- strömvärde IDM . För beskrivningens syfte förutsätts i det följande att strömriktaren arbetar som växelriktare och att en icke visad strömriktare, som arbetar såsom likriktare, är ansluten till likströmsförbindelsen, varvid båda de nämnda strömriktarna arbetar med strömledvärden som är lika till sin storlek.

Strömregulatorn innefattar påkänt sätten integrerande funktion, och dess utsignal a - OC , som utgör ett av strömregulatorn beordrat värde på styrvinkeln a , kommer därvid att anta ett maximalvärde begränsat av en i figuren icke visad begränsningskrets.

Utsignalen från strömregulatorn påförs en tändstyrenhet 73 som i beroende därav, och synkroniserat med spänningen UC som utsignal alstrar pulser SF C ', som tidsmässigt svarar mot den av strömregulatorn beordrade styr- vinkeln. Utsignalen SF C” från tändstyrenheten påförs via en ELLER-krets 74 ett styrpulsdon 75, vilket i beroende av ELLER-kretsens utsignal alstrar styrpulser F PC för strömriktarens ventiler, vilka styrpulser påförs strömriktaren.

Ett predikterande organ 76, exempelvis av ett slag som ovan beskrivits, påförs strömmätvärdet MID och spänningen UC , och predikterar i beroende av dessa storheter fortlöpande den kommuteringsmarginal hm, som skulle erhållas om 10 15 20 25 30 35 .f,14. 964 tändning skulle ske vid predikteringsögonblicket. Det predikterande organet påförs också ett minimalledvärde pm, för släckvinkeln, och då det predik- terade värdet blir lika med minimalledvärdet, alstras en utsignal a - OG , vilken via ELLER-kretsen 74 påförs styrpulsdonet 75. Utsignalen a - OG utgör ett av den predikterande släckvinkelregleringen beordrat värde på styrvinkeln a . För den händelse den påkommuterande ventilens tyristorer inte skulle ha fått en tidigare tändpuls via strömregulatorn initieras alltså tändning av ventilen via det predikterande organet 76.

Ovanstående beskrivning av den i och för sig kända styrutrustningen 7 är förenklad och schematisk, en fullständigare beskrivning återfinns i Åke Ekström: High Power Electronics HVDC and SVC. The Royal Institute of Technology. Stockholm 1990, särskilt sidorna 7-8 till 7-16, till vilken hänvisning härmed görs.

Figur 2 visar en känd utföringsform av det predikterande organet 76 baserat på det ovan beskrivna kriteriet att en viss spänningstidyta är erforderlig för att genomföra en kommutering. Hänvisningssiffror och beteckningar i figur 2 indikerar block och signaler av samma slag som de som med motsvarande beteckningar beskrivits i anslutning till figur 1. Mínimalledvärdet ym för släckvinkeln påförs en beräkningsenhet 761, som iberoende därav, via en omvandling från elektrisk vinkel en motsvarande tid, bildar ett ledvärde för minimal spännirigstidyta Anünm, , svarande mot släckvinkelns minimalledvärde.

Ledvärdet för spänningstidytan påförs en beräkningsenhet 762, som i beroende av komrnuteringsspänningen, strömmätvärdet och lagrad information om kommuteringskretsens impedans, i figuren betecknad med K * dx, såsom ovan beskrivits bildar en utsignal Amin då predikterad spänningstidyta blir lika med ledvärdet. Denna utsignal påförs en OCH-krets 763, som bildar den i anslutning till figur 1 beskrivna utsignalen a - OG. Signalen a - OG bildas i beroende av att växelspänning och minimal styrvinkel ligger inom föreskrivna gränser, vilket i figuren markeras med signalerna ann-n och U min , som båda påförs OCH-kretsen 763.

Enligt uppfinningen bildas nu minimalledvärdet m" för släckvinkeln i beroende av ett fortlöpande bildat driftvärde på återhämtningstiden för en avkommuterande ventils halvledarelement. 10 15 20 25 30 35 514 -964 Med kännedom om vilken typ av halvledarelement som ingår i ventilerna i den strömriktare på vilken den predikterande släckvinkelregleringen enligt uppfinningen skall tillämpas, kan från leverantörens datablad inhämtas uppgifter om halvledarelementens nominella återhämtningstid tq(nom) , vanligen uttryckt i microsekunder, samt ett antal korrektionsfaktorer till denna nominella återhämtningstíd, vilka var och en är beroende av en eller flera av ventilens/halvledarelementets driftparametrar.

I det följande kommer tre korrektionsfaktorer, benämnda tq(Tj) , tq(dUb/ dt) och tq(dI ldr) , att närmre förklaras.

Korrektionsfaktorerna uttrycks vanligen som dimensionslösa tal så att det korrigerade värdet tq på halvledarelementets återhämtningstid, vid beaktande av samtliga tre nämnda korrektionsfaktorer, fås enligt uttrycket :q = zqøwm) * zq(Tj) * rq(dUb/dr) * zq(dl / dr) (1) En första korrektionsfaktor tq(Tj) beaktar halvledarelementets skikttemperatur Tj , en andra korrektionsfaktor tq(dUb/dt) derivatan dUb/ dt av halvledar- elementets spärrspänning Ub i dess framriktning, och en tredje korrektions- faktor tq(dI~/ dt) beaktar derivatan dl /dt av den kommuterade strömmen. Med _ derivatan av halvledarelementets spärrspänning i dess framriktning avses i detta sammanhang tidsderivatan av den spärrspänning som byggs upp över halvledarelementet då ström upphört att flyta genom detta.

De nämnda korrektionsfaktorernas beroende av respektive driftparametrar låter sig åtminstone approximativt uttryckas medelst matematiska samband och enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen bestäms korrektions- faktorerna på nedan beskrivet sätt.

Korrektionsfaktor för halvledarelementets skikttemperatur.

Korrektionsfaktor tqCTj) för halvledarelementets skikttemperatur TJ' beräknas ur ett uttryck typiskt av formen 10 15 20 25 30 514 964 10 zqqj) =@xp(1<1 - Kz/(zvß +Tj)) (2) där Tj är halvledarelementets skikttemperatur, Kl och K 2 konstanter som kan bestämmas utifrån datablad för de aktuella halvledarelementen, och konstanten '273' är en omvandlingskonstant mellan Kelvin-grader och centigrader. 'exp' betecknar att uttrycket efter 'exp' utgör en exponent till basen e för det naturliga logaritmsystemet.

För ett visst halvledarelement är typiska värden på konstanterna K 1 = 4.3 och K 2 = 1700.

Halvledarelementets skikttemperatur bestäms därvid utifrân uttrycket Tj = Tcw + Ptya * Rthe (3) där Tcw är ett fortlöpande avkänt medelvärde på temperaturen på ventílens kylmedium, Pzya ett beräknat medelvärde på termiska förluster i halvledar- elementet, och Rthe ett utifrån ventilens konstruktion beräknat värde på den terrniska resistansen mellan kylmediet och halvledarelementets halvledarskikt.

Medelvärdet Pzya på halvledarelementets termiska förluster beräknas därvid ur uttrycket 360-,u Pzya=kp*(t/,,,*1d+r,*1d2* 360 ) + Pon + Pnfi' I uttrycket (4) är kp en konstant, innehållet inom parentesen ett uttryck för halvledarelementets ledförluster, och Pm och Pofi för dess tänd- respektive släckförluster. Id är likströmmen genom halvledarelementet, Vm dess tröskel- spänning vid övergång till ledande tillstånd, r, dess resistiva spänningsfall.

Konstanten kp har värdet 1/3 vid normala kommuteringarsförlopp med värdet 1 vid kommuteríngsfel. Tändförlusterna Pm kan i sin tur uttryckas som UdiO YZ 12,” = won * f , och släckförlusterna B47 som Pflfi, :kw *( )'°' * sinz y. Här är f växelspänningsnätets grundtonsfrekvens, UdiO strömriktarens ideala 10 15 20 25 30 35 514 964 11 tomgångslikspänning, n antalet seriekopplade halvledarelement per ventil, och won och ko), är parametrar som beror av halvledarelementets komponentdata.

Strömriktarens ideala tomgångslíkspänning bestäms fortlöpande genom avkänning exempelvis av spänningen vid strömriktartransformatorn och med kännedom om aktuellt lindningskopplarläge för denna.

Korrektionsfaktor för derívatan av halvledarelementets spärrspärmíng.

Korrektionsfaktorn tq(dUb / dt) för derívatan av halvledarelementets spärrspänning Ub i dess framriktning beräknas ur ett uttryck typiskt av formen zqwub/df) = (mub / dn/Ksf' (5) där K 3 och E 1 är konstanter som kan bestämmas utifrån datablad för de aktuella halvledarelementen.

För ett visst halvledarelement är typiska värden på konstantema K 3 = 20 och E 1 = 0.25.

Derívatan dUb/ dt beräknas därvid ur uttrycket dubfdf=zfyf>= där n är det kända antalet seriekopplade halvledarelement per ventil.

Korrektionsfaktor för derívatan av den kommuterade strömmen.

Korrektionsfaktorn tq(dI / dt) för derívatan dl /dt av den kommuterade strömmen beräknas ur ett uttryck typiskt av formen tq(dI / dt) = exp(K 4 + KS * 1n(dl / dt)) (7) där K 4 och K 5 konstanter som kan bestämmas utifrån datablad för de aktuella halvledarelementen, och 'ln' betecknar den naturliga logaritmen. 10 15 20 25 30 35 514 964 12 För ett visst halvledarelement är typiska Värden på konstanterna är K 4 = - 0.003 och KS = 0.056.

Derivatan dl /dt av den kommuterade strömmen beräknas därvid ur ett uttryck av formen d] /dt = Idn * 2flf * UdíO * sín(7 ) /(2 * dxn * UdiOn) (8) där Idn är nominell likström, 7 ett värde på släckvinkeln, dxn är det relativa spänningsfallet i kommuteringskretsen, och UdiOn är det nominella värdet av den ideala tomgångslikspänningen.

Värdet 7 på släckvinkeln kan på i och för sig känt sätt beräknas ur sambandet a + ,u +7 =180° där värdet på överlappsvinkeln ,u ges av det likaså kända sambandet ,u = arccos(cosa - Zdx) - a . Värdet på styrvinkeln a är därvid styrvinkeln för den senast tända ventilen i växelriktaren.

Figur 3 illustrerar en fördelaktig utföringsform av en beräkningsenhet för bildande av återhämtningstidens driftvärde.

Beräkningsenheten innefattar ett antal beräkningsorgan vilka förutsätts vara anordnade att på något i och för sig känt sätt utföra de nedan beskrivna beräkningarna. Ett beräkningsorgan 81 är anordnat att i beroende av fortlöpande påförda värden på likströmmen ID , överlappsvinkeln p , växelspänningsnätets grundtonsfrekvens f , släckvinkeln 7 , och ideala torngångslikspänningen UdiO , beräkna ett medelvärde, i figuren markerat som en utsignal PTY från beräkningsorganet, på halvledarelementets termiska förluster enligt uttrycket (4) ovan. Ett beräkningsorgan 82 är anordnat att i beroende av detta medelvärde samt ett påfört värde Tcw på kylmedie- temperaturen beräkna halvledarelementets skiktternperatur, i figuren markerat som en utsignal TYT från beräkningsorganet, enligt uttrycket (3) ovan. Ett beräkningsorgan 83 är anordnat att i beroende därav beräkna ett värde på korrektionsfaktorn tq('.fj) för halvledarelementets skikttemperatur Tj , i figuren markerat som en utsignal TQ(TYT) från beräkningsorganet, enligt uttrycket (2) OVâII. 10 15 20 25 3D 35 514V 964 13 Beräkningsorganet 81 påförs också en signal Cmzjf , indikerande ett på något i och för sig känt sätt detekterat kommuteringsfel i ventilen. Ett kommuterings- fel medför att ventilen ifråga förblir ledande en hel elektrisk period, i stället för som under ostörd drift en tredjedel av denna, och signalen Cmzf påverkar därvid beräkningen av halvledarelementets termiska förluster enligt uttrycket (4) så att den dividerande faktorn 3 ersätts med en faktor 1.

Ett beräkningsorgan 84 är anordnat att i beroende av påförda värden växelspänningsnätets frekvens f och ideala tomgångslikspänningen Udi0 beräkna ett värde på derivatan dUb/ dt , i figuren markerat som en utsignal TDU från beräkningsorganet, av halvledarelementets spärrspänning Ub i dess framriktníng enligt uttrycket (6) ovan. Ett beräkningsorgan 85 är anordnat att i beroende därav beräkna ett värde på korrektionsfaktorn tq(dUb/ dt) för derivatan dUb /dt , i figuren markerat som en utsignal T Q(TDU ) från beräkningsorganet, enligt uttrycket (5) ovan.

Ett beräkningsorgan 86 är anordnat att i beroende av påförda värden på växelspänningsnätets frekvens f , släckvinkeln 7 , och ideala torngångs- likspänningen Udi0 , beräkna ett värde på derivatan dI /dt , i figuren markerat som en utsignal TDI från beräkningsorganet, av den kommuterade strömmen enligt uttrycket (8) ovan. Ett beräkningsorgan 87 är anordnat att i beroende därav beräkna ett värde på korrektionsfaktorn tq(dl / dr) , i figuren markerad som en utsignal TQ(TDI) från beräkningsorganet, för derivatan dl /dt av den kommuterade strömmen enligt uttrycket (7) ovan.

Samtliga så beräknade värden på korrektionsfaktorer påförs, tillsammans med ett värde TQ(NOM ) på halvledarelementens nominella återhämtningstid tq(nom) , på ett multiplicerande organ 90, som bildar ett driftvärde TQE på återhämtningstiden tq för den avkommuterande ventilens halvledarelement, uttryckt i microsekunder, såsom produkten av återhämtningstidens nominella värde och korrektionsfaktorerna enligt uttrycket TQE=TQ(NOM)*TQ(TYT)*TQ(TDU)*TQ(TDI) (9) svarande mot uttrycket (1) ovan. 10 15 20 25 30 35 5.14 964 14 Driftvärdet TQE påförs ett omvandlande organ 91, som omvandlar driftvärdet på återhämtningstiden till en motsvarande elektrisk vinkel ya] enligt uttrycket 7,, =TQE==< f *360 (10) Ett summerande organ 92 påförs vinkeln 7” och en vinkel svarande mot övriga marginaler för släckvinkelregleringen, för att tillförsäkra överföringssystemet en viss reglermarginal i händelse av en störning i växelspänningsnätet, såsom exempelvis en spänningstransient, distorsion eller amplitudsänkning, i figur 3 gemensamt betecknade med en vinkel } mnrg ' Utsignalen 7m = h, + ymæg från det summerande organet utgör således enligt uppfinningen minimalledvärde för det släckvinkelreglerande systemet för strömriktaren.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen utan ett flertal modifikationer är tänkbara för den av patentkraven definierade uppfinningen.

Således kan de i figurerna visade blocken och beräkningsorganet innefattade i strömriktarens styrutrustning i tillämpliga delar utföras såsom analoga och/ eller digitala modeller eller helt eller delvis medelst analoga och/ eller _ digitala kretsar eller implementeras såsom dataprogram för exekvering i en för ändamålet avsedd mikroprocessor.

Som ett alternativ till beräkningsuttrycken enligt de ovanstående uttrycken 2, 5, och 7 kan, särskilt då beräkningarna av driftvärdet sker genom exekvering av ett dataprogram, uppgifter från datablad för halvledarelementen lagras i tabellform i ett läsbart minne och parametervärden hämtas från dessa tabeller genom interpolation.

Beroende på aktuell tillämpning kan givetvis, i förenklande syfte, i de ovan redovisade sambanden för korrektionsfaktorerna, sådana approximationer införas som av fackmannen bedöms vara lämpliga, och likaså en eller flera av de tre nämnda korrektionsfaktorerna eventuellt helt försummas. Vanligtvis är den första korrektionsfaktorn tqCfj), som beaktar halvledarelementets skikttemperatur Tj , den dominerande. 10 15 20 25 30 35 514 964 15 Halvledarelementets återhämtningstid har också ett visst beroende av halvledarelementets släckspänning, med vilken i detta sammanhang avses den maximala spänning i backriktningen som halvledarelementet utsätts för under det skede av kommuterirtgen då halvledarelementet tar upp spänning av negativ polaritet. Släckspânningen kan därvid på känt sätt beräknas ur ett uttryck Ue =%Udzo(1 + fcomßiny (11) där faktorn fwm är ett för den aktuella strömriktarstationen specifikt mått på den översvängnirtg i spänning som uppstår under det nämnda skedet av kommuteringen.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 514 964 16 PATENTKRAV

1. Förfarande för styrning av släckvinkel (7 ) för en nätkommuterad strömriktare (1) i beroende av ett minimalledvärde Umm) för släckvínkeln, strömriktaren med ett flertal ventiler, var och en av dessa med åtminstone ett tändbart halvledarelement, varvid för en päkommuterande ventil tändstyrpulser (F CP) alstras iberoende av minirnalledvärdet för släckvinkeln enligt ett givet kriterium (Anm ) för kommutering av en likström (ID) genom strömriktaren, k ä n n e t e c k n a t av att ett driftvärde ( TQE ) på återhämtningstid (rq ) för en avkommuterande ventíls halvledarelement fortlöpande bildas, och att minimalledvärdet för släckvinkeln bildas i beroende av nämnda driftvärde.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda driftvärde på återhämtningstíd bildas i beroende av åtminstone endera av ett fortlöpande bildat driftvärde (TYT) på nämnda halvledarelements skikttemperatur (Tj), ett fortlöpande bildat driftvärde (TDU ) på derivatan av dess spärrspänning i framríktning, och ett fortlöpande bildat driftvärde (TDI ) på den kommuterade strömmens derivata.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda driftvärde på återhämtningstid bildas i beroende av nämnda driftvärde på halvledarelementets skikttemperatur, varvid ett nominellt värde (TQ(NOM )) på nämnda halvledarelements återhämtriíngstid korrigeras med en faktor (TQ (TYT) ), bildad i beroende av ett uttryck tq(1:i)= exp(K1- K2/(273 + Tj)) , där Tj är halvledarelementets aktuella skikttemperatur, K1 och K 2 konstanter och 'exp' betecknar att uttrycket efter 'exp' utgör en exponent till basen e för det naturliga logaritrnsystemet.

4. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda driftvärde på återhämtningstid bildas i beroende av nämnda driftvärde på derivatan av halvledarelernentets spärrspänning i dess framriktning, varvid ett nominellt värde (TQ(NOM )) på nämnda halvledarelements âterhämtriingstid korrigeras med en faktor (TQ(TDU ) ), bildad i beroende av ett uttryck tq(dUb/ dt) = ((dUb/ dt)/ K 3)E ' , där dUb/ dt är ett fortlöpande bildat värde på nämnda derivata och K 3 och El är konstanter. 10 15 20 25 30 35 514 964 17

5. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda driftvärde på återhämtningstíd bildas i beroende av nämnda driftvärde på den kommuterade strömmens derivata, varvid ett nominellt värde ( TQ(NOM )) på nämnda halvledarelements återhämtningstid korrigeras med en faktor (TQ(TDI) ), bildad i beroende av ett uttryck tq(dI / dt) = exp(K 4 + K 5 * ln(dI / dt)) , där dI I dt är ett fortlöpande bildat värde på nämnda derívata, K 4 och K 5 är konstanter och 'ln' betecknar den naturliga logaritrnen.

6. Anordning för styrning av släckvinkel (7 ) för en nätkommuterad strömriktare (1) íberoende av ett minimalledvärde (Mn) för släckvinkelri, strömriktaren med ett flertal ventiler, var och en av dessa med åtminstone ett tändbart halvledarelement, anordningen med medel (74-76) för att alstra tändstyrpulser ( F CP ) för en påkommuterande ventil i beroende av minimalledvärdet för släckvinkeln enligt ett givet kriterium (Am) för kommutering av en likström (ID) genom strömriktaren, k ä n n e t e c k - n a d av att den innefattar medel (81-87, 90) för att fortlöpande bilda ett driftvärde (TQE) på âterhämtningstid (rq) för en avkommuterande ventils halvledarelement, och medel (91-92) för att bilda minimalledvärdet för släckvinkeln i beroende av nämnda driftvärde.

7. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar åtminstone endera av medel (81, 82) för att fortlöpande bilda ett driftvärde (TYT ) på nämnda halvledarelements skikttemperatur, medel (81, 84) för att fortlöpande bilda ett driftvärde (TDU ) på derivatan av dess spärr- spänning i framrikmirrg, och medel (81, 86) för att fortlöpande bilda ett driftvärde (TDI ) på den kommuterade strömrnens derivata.

8. Anordning enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar medel (83) för att, íberoende av nämnda driftvärde på nämnda halvledarelements skikttemperatur, bilda en korrektionsfaktor (TQUYT) ) enligt ett uttryck zq(Tj) = exp(K1- K 2/(273 + 13)) , där Tj är halvledarelementets aktuella skikttemperatur, K 1 och K 2 konstanter och 'exp' betecknar att uttrycket efter 'exp' utgör en exponent till basen e för det naturliga logaritrnsystemet, och medel (90) för att bilda nämnda driftvärde (TQE) på återhämtningstid íberoende av nämnda korrektionsfaktor. 10 15 20 25 30 35 (514 964 18

9. Anordning enligt patentkrav 7, l< ä n n e t e c l< n a d av att den innefattar medel (85) för att, i beroende av nämnda driftvärde på derivatan av nämnda halvledarelements spärrspänning i framriktning, bilda en korrektionsfaktor (TQ(TDU )) enligt ett uttryck tq(dUb/dt)=((dUb/dt)/K3)E1, där dUb/ dt är ett fortlöpande bildat värde på nämnda derivata och K 3 och El är konstanter, och medel (90) för att bilda nämnda driftvärde (TQE ) på âterhärntningstid i beroende av nämnda korrektionsfaktor.

10. Anordning enligt patentkrav 7, l< ä n n e t e c l< n a d av att den innefattar medel (87) för att, i beroende av nämnda driftvärde på den kommuterade strömmens derivata, bilda en korrektionsfaktor (TQ(TDI)) enligt ett uttryck tq(dI / dt) = exp(K 4 + K 5 * ln(dl / dt)) , där dI / dt är ett fortlöpande bildat värde på nämnda derivata, K 4 och KS är konstanter och 'ln' betecknar den naturliga logaritmen, och medel (90) för att bilda nämnda driftvärde ( TQE ) på återhämtníngstid iberoende av nämnda korrektíonsfaktor.